動車組牽引電機故障分析及診斷

引言

近年來,我國加大了對鐵路運營的研究力度,尤其是與人們?nèi)粘Ｉ钕⑾⑾嚓P(guān)的動車組列車更是受到重視,復(fù)興號的上線運營,大幅度提高了動車組列車的速度。但在動車組列車不斷發(fā)展的同時,也存在著一些問題,牽引電機就是其最容易發(fā)生故障的部件,所以需要對動車組牽引電機的常見故障進行分析并及時處理,保證動車組列車安全穩(wěn)定運行。

1動車組牽引電機常見故障

牽引電機是動車組行進過程中的動力及控制作用的來源,其主要負責(zé)供電驅(qū)動和制動蓄電等功能,在實際運營過程中,由于動車組的運行速度過快,牽引電機很容易出現(xiàn)質(zhì)量問題。根據(jù)實際工作的有關(guān)經(jīng)驗以及相關(guān)文獻的闡述,牽引電機故障主要可以分成以下幾種:常見故障、定子故障、速度傳感器故障、溫度傳感器故障、軸承故障和其他類型故障。

(1)定子故障是比較常見的一種動車組牽引電機故障問題。一般來說,定子匝間短路及繞組接地故障屬于最容易出現(xiàn)的一種定子故障,和其他故障相比較,定子故障會導(dǎo)致部分線路出現(xiàn)絕緣失效的情況,其嚴重性極為突出。

(2)速度傳感器故障是牽引電機運行過程中較為常見的一種故障,主要為傳感器本身器件原因及高溫高壓電流快速變化導(dǎo)致的信號傳輸不整正確,進而導(dǎo)致牽引電機實際速度與傳感器反饋給控制系統(tǒng)的速度不一致,影響牽引系統(tǒng)正常運行。

(3)溫度傳感器故障原因機理與速度傳感器類似,只是溫度傳感器傳遞的是牽引電機各主要部件的溫度信號,如定子鐵芯、轉(zhuǎn)子鐵芯、軸承等,而速度傳感器傳遞的是牽引電機的速度信號。

(4)軸承故障也是一種不容忽視的牽引電機故障。眾所周知,動車組的牽引電機軸承部分可以分成保持架、滾動體以及內(nèi)外圈及外圈絕緣陶瓷鍍層。為保證動車組牽引電機在線的順暢運行,在多數(shù)的牽引電機返廠檢修過程中均會對軸承進行換新,令用戶按照固定周期要求對潤滑脂進行補充,防止電機運行過程中軸承的磨損。因此,軸承故障多數(shù)是由于牽引電機受到突發(fā)外力作用導(dǎo)致的軸承滾動體受損及絕緣層損傷故障。

(5)其他故障主要指由于其他不可控因素導(dǎo)致的牽引電機故障,如動車組運行過程中地面飛石導(dǎo)致的排風(fēng)罩變形、傳感器電纜損傷、銘牌脫落等。

2動車組牽引電機故障分析及診斷

2.1牽引電機自身故障原因分析及診斷處理

(1)電機繞組問題。牽引電機繞組匝間短路、繞組接地等

問題比比皆是,這種故障會造成牽引電機的運行負載超出額定數(shù)值,也就是說,會導(dǎo)致牽引電機長時間在超負荷狀態(tài)下運行,溫度很容易升到不安全范圍。為了應(yīng)對和處理電機繞組問題,工作人員需要切除故障電機運行,必要時令動車組減速。該類故障無法進行在線修復(fù),必須由維修人員進行故障排查確認后更換故障牽引電機,故障牽引電機需由專業(yè)廠家進行返廠解體,然后進一步查找故障點,進行絕緣修復(fù),因此該類故障也是造成質(zhì)量損失最大的一種故障。

(2)速度傳感器故障導(dǎo)致系統(tǒng)報出電機空轉(zhuǎn)故障,進而切除牽引電機運行。多起速度傳感器故障同時發(fā)生會使動車組減速運行,嚴重時會導(dǎo)致動車晚點。因此,必須在發(fā)現(xiàn)故障當(dāng)晚回庫檢修時更換速度傳感器,避免多起速度傳感器故障同時發(fā)生在同一列動車組上。

(3)牽引電機軸承損壞、油脂過多、油脂不足等等都可能造成牽引電機溫度超出標(biāo)準(zhǔn)值。為了有效處理這一故障,工作人員可打開貯存室蓋板檢查潤滑油脂的多少和狀態(tài)。如果發(fā)現(xiàn)油脂存在變色、不足、污染等問題,需要第一時間進行更換,并進行定期的跟蹤檢查,確認軸承部分穩(wěn)定運行方可結(jié)束檢修。同時,為避免軸承額外受力導(dǎo)致滾動體、滾道面損傷,應(yīng)在牽引電機流轉(zhuǎn)安裝過程中進行必要防護,如采用防軸竄裝置等。

2.2溫度監(jiān)控系統(tǒng)原因分析及診斷處理

動車組牽引電機的溫度一般是借助溫度傳感器來進行監(jiān)控的,在溫度傳感器出現(xiàn)故障的情況下,其測定的溫度數(shù)值就不再準(zhǔn)確,會給工作人員判斷電機運行狀態(tài)帶來負面影響。因此,我們有必要對溫度監(jiān)控系統(tǒng)的故障進行分析和診斷。一般來說,其故障分析和處理可以從以下兩個方面入手:

(1)通風(fēng)裝置通風(fēng)量不足導(dǎo)致的電機溫度過高。這種故障表現(xiàn)為一個轉(zhuǎn)向架上的兩個牽引電機會在同一時間出現(xiàn)故障警報。這主要是因為二者借助一個通風(fēng)冷卻裝置進行降溫通風(fēng),而在通風(fēng)裝置的通風(fēng)量不足以降溫的時候,牽引電機就會出現(xiàn)溫度過高的問題。

(2)動車組高壓供電中,通風(fēng)裝置往往需要持續(xù)高速運行,此時如果溫度監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)了質(zhì)量問題,工作人員可借助風(fēng)速計對故障牽引電機和無故障電機的出風(fēng)口風(fēng)速分別進行測定,而后對數(shù)據(jù)進行比對,如發(fā)現(xiàn)風(fēng)速存在較大差異,即可判斷通風(fēng)量不足,空氣過濾器出現(xiàn)故障。只要采取針對性的措施,對空氣過濾器進行清理處理,即可消除故障。

2.3其他動車組牽引電機故障分析及診斷方法

2.3.1基于SVM的動車組牽引電機故障診斷方法

我們有必要結(jié)合結(jié)構(gòu)風(fēng)險最小化原則的有關(guān)內(nèi)容,參考上文中提到的一系列診斷方法和故障分析結(jié)論,基于統(tǒng)計學(xué)對動車組牽引電機故障診斷方法進行考量。而基于SVM的動車組牽引電機故障診斷方法正是在這種情況下被提出來的,當(dāng)然,其目前還處在研究階段,因此本文只做簡單介紹。SVM是一種學(xué)習(xí)理論,其能對優(yōu)化問題的極值進行判斷,并且找到實際運行情況和理論判斷之間的最優(yōu)解。

2.3.2基于粒子群優(yōu)化支持向量機的動車組牽引電機故障診斷方法

在數(shù)據(jù)優(yōu)化算法越來越發(fā)達的今天,許多研究人員開始從數(shù)據(jù)分析層面對動車組牽引電機故障診斷方法進行研究,而遺傳算法、蟻群算法和粒子群算法等更是廣為應(yīng)用。其中又以粒子群優(yōu)化算法最受認可,其主要是一種基于群體智能的計算方法,能夠迅速找到最優(yōu)解。和基于SVM的動車組牽引電機故障診斷方法相同,這種計算方法目前在動車組牽引電機故障診斷中尚屬理論嘗試,其算法流程如圖1所示。

3結(jié)語

牽引電機的狀態(tài)能夠影響到動車組運行情況,因此我們要重視對動車組牽引電機的故障診斷處理,保證動車組能夠安全穩(wěn)定運行,為人們的生活提供便利。本文對牽引電機的定子故障、軸承故障、速度傳感器及溫度傳感器故障進行了分析,并給出了一些解決方案,從而能夠有效提高動車組運行的安全性。